TWI672951B

TWI672951B - 產生單色影像

Info

Publication number: TWI672951B
Application number: TW107125410A
Authority: TW
Inventors: 桂格 R 富蘭克林
Original assignee: 美商雷森公司
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-07-24
Publication date: 2019-09-21
Also published as: IL273597B; US20190104293A1; US10271030B1; EP3688977B1; AU2018341840B2; WO2019067075A1; AU2018341840A1; TW201929529A; EP3688977A1; IL273597A

Abstract

本發明描述用於自一彩色濾光器陣列產生一單色影像之系統及方法。可自具有包括複數個濾光器位置之一彩色濾光器陣列之一影像擷取裝置接收影像資料。該影像資料可經內插以將該影像資料解馬賽克為分別表示該複數個濾光器位置之各者之紅色、藍色及綠色(RGB)資料之三組資料。可基於針對該RGB資料之各值所計算之一局部梯度來計算該RGB資料之各值之一權重。可使用該RGB資料之各值之該權重來計算用於產生一單色影像之各像素位置之一像素值。

Description

產生單色影像

一影像擷取裝置(諸如一攝影機)可用於擷取一物件之一影像。影像擷取裝置可擷取物件之一數位影像。影像可用於產生物件之視訊。源自影像擷取裝置之影像可為一彩色影像或一單色影像。在其中擷取一彩色影像之實例中，所得彩色影像可歸因於使用一彩色濾光器而具有一減小清晰度。在一些例項中，可期望將彩色影像轉換為一單色影像。此可在(例如)一技術中完成，其中藉由僅在處理之最後階段剝除色度來將彩色視訊轉換為單色。然而，此一技術會因藍色及紅色通道在最終亮度產品中之通常加權方式而限制總體效能。例如，使用此技術自一彩色視訊轉換之一單色視訊會導致相同或類似於彩色視訊之調變轉移函數(MTF)。

下文將提供本發明之一初步概述且接著稍後將進一步詳細描述特定實例。此初步概要意欲促進讀者更快理解實例，但不意欲識別實例之關鍵特徵或基本特徵，且亦不意欲限制本發明之範疇。

一影像擷取裝置可採用感測器或光感測器來擷取一影像。例如，光感測器可為單晶片數位影像感測器。為使用單晶片數位影像感測器來擷取一彩色影像，影像擷取裝置可採用諸如一拜耳濾光器馬賽克之一彩色濾光器陣列。彩色濾光器陣列可為內建於影像擷取裝置中之影像感測器上之一硬體裝置。在一態樣中，與源自使用不具有彩色濾光器陣列之影像擷取裝置操作之一單色影像相比，彩色濾光器陣列減小源自具有一彩色濾光器陣列之一影像擷取裝置之一彩色影像之清晰度或MTF。與具有一減小MTF或清晰度之一彩色影像相比，可期望在不自影像擷取裝置移除彩色濾光器陣列之情況下擷取具有一較高MTF之一單色影像。

本發明經操作以使用具有一彩色濾光器陣列之一影像擷取裝置來產生一單色影像。可產生具有大於由具有彩色濾光器陣列之相同影像擷取裝置擷取之一彩色影像之MTF之一影像品質或MTF之所得單色影像。本發明可在不採用多晶片影像擷取裝置及不自影像擷取裝置實體移除彩色濾光器陣列之情況下操作。因此，本發明可有利地應用於具有彩色濾光器陣列之既有影像擷取裝置。因此，既有影像擷取裝置可用於產生單色影像及彩色影像，其中與彩色影像相比，單色影像具有一增大MTF。

在一態樣中，本發明可使用具有一彩色濾光器陣列及單晶片數位影像感測器之一影像擷取裝置來操作。第一步驟可為擷取一物件之影像資料且接著移除應用於影像資料之所有色彩校正及白平衡使色彩保真。第二步驟可為利用通道間資訊來重構R'G'B'資料。第三步驟可為將雜訊降低應用於各通道。第四步驟可為藉由依一空間自適應方式組合三個通道之不同比率來產生一亮度信號。因此，本發明可產生可來自具有一彩色濾光器陣列之一影像擷取裝置之內插通道資料之最高MTF產品。此可描述為由原始彩色濾光器陣列感測器資料建構一新單色影像之一技術而非將一彩色影像轉換為一單色影像之一技術。

為進一步描述本發明，現參考圖來提供實例。圖1繪示經提供以使用一影像擷取裝置112來產生一單色影像之一系統100及一方法。此系統及方法將以擷取一物件102之一影像之一實例闡釋。單色影像可基於由一感測器110收集之原始資料來產生。

在一態樣中，影像擷取裝置112係能夠擷取或產生物件102之一影像之一裝置。例如，影像擷取裝置112可為攝影機、數位攝影機、攝錄影機、掃描儀或能夠產生物件102之一數位影像之其他裝置。影像擷取裝置112可為一現成裝置或一專屬或自訂裝置。影像擷取裝置112可採用一透鏡106來聚焦反射自或源自物件102之光104。透鏡106可為一系列透鏡或一單一透鏡。透鏡106可由另一透鏡替換或與另一透鏡互換。光104可為可見光或可為諸如紅外線或紫外線之其他形式之電磁輻射。

影像擷取裝置112可進一步包括可與感測器110一起操作之一彩色濾光器陣列108。光104可由透鏡106聚焦至彩色濾光器陣列108上或可聚焦至感測器110上，使得光104在照射感測器110之前穿過彩色濾光器陣列108。彩色濾光器陣列108可為任何類型之彩色濾光器陣列108且可經設計以產生物件102之一彩色影像。例如，感測器110可用於產生一物件之一單色影像，但當影像擷取裝置112組合感測器110與彩色濾光器陣列108時，影像擷取裝置112可產生物件102之一彩色影像。影像擷取裝置112可現場使用且感測器110已與彩色濾光器陣列108組合。移除彩色濾光器陣列108需要自場移除影像擷取裝置且將防止影像擷取裝置擷取彩色影像。感測器110可為一單一感測器或一感測器陣列。感測器可配置成一方格網。感測器110可為一光感測器，諸如一半導體電荷耦合裝置(CCD)、一互補金屬氧化物半導體(CMOS)、一N型金屬氧化物半導體(NMOS、活動MOS)或用於擷取影像資料之其他感測器。感測器110可為一單晶片數位影像感測器。

在一態樣中，彩色濾光器陣列108係一拜耳濾光器。一拜耳濾光器可描述為一拜耳濾光器馬賽克，其係用於將紅色、綠色及藍色(RGB)彩色濾光器配置於諸如感測器110之光感測器之一方格網上之一彩色濾光器陣列。在一態樣中，一拜耳濾光器之濾光器圖案係50%綠色、25%紅色及25%藍色，且可指稱BGGR、RGBG、GRGB或RGGB。應瞭解，本發明可採用除拜耳濾光器之外之彩色濾光器。採用彩色濾光器陣列108來產生一彩色影像可引起感測器110或與影像擷取裝置112相關聯之感測器之一部分擷取物件102。例如，若物件102係一紅色汽車且感測器110之25%由彩色濾光器陣列108之紅色濾光器覆蓋，則僅25%之感測器110將擷取紅色汽車之影像資料。此導致可由感測器110針對物件102取樣或接收之影像資料減少。可依靠一多晶片感測器來收集物件102之更多資料。然而，影像擷取裝置112可由一單晶片設計構建且不易於轉換為一多晶片設計。本發明可由在現場使用且無需影像擷取裝置轉換為一多晶片設計之單晶片設計影像擷取裝置實施。

感測器110可產生用於產生物件102之一影像之影像資料。影像資料可發送至一處理器114以產生物件102之一影像。處理器114能夠使用本發明之技術來處理影像資料以使用來自感測器110及彩色濾光器陣列108之彩色影像資料來產生物件102之一單色影像，其中與由影像資料產生之一彩色影像相比，單色影像具有一增大MTF。影像可顯示於一顯示器116上。在一態樣中，處理器114可包括影像擷取裝置112之一組件且可收容於相同於感測器110之外殼中。在另一態樣中，處理器114可附接或耦合至影像擷取裝置112。在另一態樣中，處理器114可實體上定位於影像擷取裝置112之遠端，且使用有線或無線通信來將影像資料自感測器110發送至處理器114。例如，影像資料可經由一網路發送至處理器114。顯示器116可實體耦合或附接至影像擷取裝置112或處理器114。顯示器116可實體上定位於影像擷取裝置112或處理器114之遠端。顯示器116可為一液晶顯示器(LCD)、一發光二極體(LCD)顯示器、一陰極射線管(CRT)顯示器或能夠顯示一影像之任何其他顯示器。

在一態樣中，處理器114用於使用來自感測器110之影像資料來實施一多步驟程序以產生一單色影像。影像擷取裝置112可首先用於經由感測器110擷取影像資料。影像資料可歸因於使用彩色濾光器陣列108而為彩色影像資料。影像擷取裝置112可包括一紅外線(IR)濾光器以自感測器110濾除與IR光有關之資料。例如，IR濾光器可為一清除濾光器或一可見光截止濾光器。IR濾光器亦可描述為截止850 nm以下之波長之一高通濾光器。在一態樣中，處理器114可包含IR資料。此可藉由操作無IR濾光器之影像擷取裝置112來完成。此確保儘可能大多數資料由處理器114自感測器110接收。換言之，本發明未對由感測器110接收之資料之光譜作任何假定，而是分析由感測器110接收之所有資料以產生一單色影像。

來自感測器110之影像資料可經映射或定向使得資料可對應於待針對影像顯示之像素。就已穿過彩色濾光器陣列108之光104而言，此可描述為具有一濾光器位置或一感測器位置之影像資料。例如，感測器110之數個感測器可採用一網格圖案，其中網格中之各感測器具有描述為一濾光器位置或感測器位置之一位置。影像資料可歸因於使用彩色濾光器陣列108而為彩色影像資料。

接著，處理器114可將一遞迴濾光器應用於來自感測器110之影像資料。此可描述為雜訊降低、去除雜訊或圖框整合。遞迴濾光器可應用於各濾光器位置之影像資料。此步驟可採用雜訊降低之標準技術且可視情況應用於本發明之各種實施方案。

接著，處理器114可自影像資料減去一黑色位準。此步驟可採用黑色位準降低之標準技術。黑色位準降低之技術可為用於彩色影像處理之相同技術。此步驟可視情況應用於本發明之各種實施方案。

接著，處理器114可跳過白平衡影像資料。白平衡可描述為一每色彩RGB增益。白平衡可用於使用色彩保真之一IR截止濾光器來處理一彩色影像。在一態樣中，本發明導致一單色影像且因此可無需及可跳過一白平衡步驟。

接著，處理器114可計算影像資料之每個濾光器位置之一新全域增益。接著，新全域增益可應用於與影像資料之各濾光器位置相關聯之資料。新全域增益可用於物件102主要由一種色彩組成(諸如一藍色海洋或一綠色森林)時。在一態樣中，用於計算新全域增益之一技術可包含計算各色彩RGB之灰度。灰度可計算於可為99%之最寬點處。剩餘1%之資料可為最亮點或可為死像素資料。可藉由分析所有影像資料且量測三種色彩RGB之各者之峰值來計算灰度。峰值可用於產生一直方圖。接著，可使用灰度來計算RGB之各者之最大值。接著，可藉由使最大值除以RGB之各者之最大值來計算新全域增益。用於計算新全域增益之此技術由方程式1至5概括。此技術可用於最大化RGB之各通道中之一回應且可應用於一單色影像，因為色彩之保真並不重要。 Red_Max=99%之紅色像素計數處之灰度方程式1 Green_Max=99%之綠色像素計數處之灰度方程式2 Blue_Max=99%之藍色像素計數處之灰度方程式3 Max_Value=Max(Red_Max, Green_Max, Blue_max) 方程式4 Gain_Per_Color=Max_Value/{Red_max, Green_Max, Blue_Max} 方程式5

在一態樣中，計算新全域增益可改良色彩內插之邊緣恢復(解馬賽克(de-mosaic))且提供單色影像之儘可能最佳MTF。在一態樣中，新全域增益將隨由影像擷取裝置112擷取之場景之光譜內容而變動。

接著，處理器114可藉由將新全域增益應用至表示RGB資料之三組資料中來解馬賽克影像資料。例如，可解馬賽克與對應於彩色濾光器陣列108之三種色彩RGB之各者之濾光器位置之各者有關之影像資料。此步驟可採用色彩內插之標準技術。在一態樣中，進階色彩計劃內插(ACPI)係用於解馬賽克之技術。

接著，處理器114可降低RGB資料之空間雜訊。可藉由對三組RGB資料執行一中值運算來完成空間雜訊降低。此可描述為一局部區域中值濾光器。源自三組RGB資料之空間雜訊降低之資料可指稱亦包含自三組RGB資料導出之三組資料之R'G'B'資料或偽RGB資料。在一態樣中，中值運算係經由三組RGB資料之各者所傳遞之一3×3中值。應瞭解，可採用諸如一5×5中值之其他大小之中值運算。此步驟可用作為一暫時計算且不會修改所得單色影像之像素資料之一位置。影像之空間雜訊可已由應用新全域增益引起且因此在此步驟中降低。R'G'B'資料可計算一真局部值。

接著，處理器114可計算三組R'G'B'資料之各者之一局部梯度。可藉由減去各濾光器位置之中值之3×3區域中之最大值及最小值來產生局部梯度。此步驟可用於發現三種色彩之各者之對比度。執行此步驟而非平均化各色彩之資料。在真實世界影像中，影像內之不同物件具有不同色彩。此步驟確保影像內之對比度被計算在內。

接著，處理器114可基於先前步驟中所計算之局部梯度來計算三組RGB資料之各濾光器位置之一權重。此等權重可指稱像素權重。在一態樣中，藉由使色彩梯度除以一總梯度來計算各色彩之權重。此步驟確保一色彩在其將用於單色影像時於一位置中占主導。主色可壓低該位置中之其他兩種色彩。在一態樣中，若一給定濾光器位置中無高頻信號存在，則給定濾光器位置之權重可相等。可使用方程式6至8來計算權重： Red_weight=Red_gradient/Total_gradient 方程式6 Green_weight=Green_gradient/Total_gradient 方程式7 Blue_weight=Blue_gradient/Total_gradient 方程式8

接著，處理器114可計算一單色影像中之各像素位置之一像素值。像素位置可為作為一陣列跨感測器110定位之複數個像素位置之一者。可使用上述步驟中所計算之權重來計算像素值。一給定像素位置之像素輸出值可等於針對三種色彩之各者之濾光器位置所計算之紅色權重+綠色權重+藍色權重。方程式9中描述此計算： Pixel_out=(Red_weight*R')+(Green_weight*G')+(Blue_weight*B') 方程式9

單色影像之像素值可發送或輸出至顯示器116。接著，顯示器116可顯示單色影像。因此，本發明用於使用來自感測器110之原始感測器資料來產生一單色影像。與使用來自感測器110之相同影像資料所產生之一彩色影像相比，由本發明產生之單色影像可具有一增大清晰度、解析度或MTF。

本發明中所使用之術語「像素」可包含表示一強度及/或色彩值之任何類型之圖片元素或影像子元素。儘管一像素可直接映射至一影像感測器之一實體擷取元素或一顯示器上之一實體輸出元素(例如一顯示圖素)，但不可能總是使用實體擷取或顯示元素與數學像素之間的一對一映射。本發明可描述為適應由影像擷取裝置112擷取之當前場景之光譜內容之一程序。在一態樣中，程序自動平衡各像素回應之資料以確保來自色彩解馬賽克之最佳MTF。在一態樣中，程序使用一空間自適應演算法來將所得RGB影像轉換為用於顯示之一強度影像。

圖2係展示相較於基於來自一感測器之相同資料之一彩色影像之一單色影像之量子效率的一曲線圖200。例如，可使用圖1中所展示之彩色濾光器陣列108自感測器110接收影像資料。曲線圖之y軸展示絕對量子效率(以百分比為單位)。曲線圖之x軸展示光之波長(以奈米(nm)為單位)。線202表示基於使用一彩色濾光器陣列自一影像擷取裝置接收之影像資料之使用本發明之技術所產生之一單色影像。線204表示使用用於產生由線202表示之單色影像之相同影像資料所產生之一彩色影像中之紅色，線206表示該彩色影像中之綠色，且線208表示該彩色影像中之藍色。與基於相同影像資料之彩色影像相比，曲線圖200展示使用本發明之技術所產生之單色影像具有一提高量子效率。

圖3係一彩色濾光器陣列300。彩色濾光器陣列300可用於諸如參考圖1之影像擷取裝置112之一影像擷取裝置中。彩色濾光器陣列300可放置於影像擷取裝置中之一感測器或一感測器網格上。彩色濾光器陣列300可與諸如感測器110之單色感測器一起用於產生一彩色影像。在一態樣中，彩色濾光器陣列300係一拜耳濾光器。彩色濾光器陣列300展示具有排列成一5×5網格圖案之25個位置或定位之一彩色濾光器。字母RGB表示紅綠藍三種色彩，而數字表示彩色濾光器陣列300內之一位置。彩色濾光器陣列300被描繪為：25個位置中有13個係綠色，25個位置中有6個係藍色，且25個位置中有6個係紅色。因此，彩色濾光器陣列上之任何給定位置具有排除其他色彩之一主色。因此，與使用不具有一彩色濾光器陣列之原始感測器資料所產生之一單色影像相比，由使用彩色濾光器陣列300所收集之資料產生之一彩色影像將具有一減小清晰度或MTF。與使用相同影像資料所產生之一彩色影像相比，本發明用於使用由彩色濾光器陣列收集之影像資料來產生具有一增大MTF之一單色影像。

圖4係根據本發明之一實例之用於自一彩色濾光器陣列產生一單色影像之一實例性方法400之一流程圖。功能400可實施為一方法且執行為一機器上之指令，其中指令包含於至少一電腦可讀媒體或一非暫時性機器可讀儲存媒體上。例如且參考圖1之系統100，從區塊410開始，可自具有包括複數個濾光器位置(諸如圖3中所展示之濾光器位置)之感測器110上之一彩色濾光器陣列108之一影像擷取裝置112接收影像資料。影像擷取裝置112可視情況不使用一IR濾光器來操作且影像資料可包括來自一紅外線光譜之資料。方法可視情況經由一處理器114自影像資料移除一黑色位準。影像資料可由處理器114處理以計算一全域增益且將全域增益應用於複數個濾光器位置之各者之影像資料。全域增益可由處理器114計算且應用於99%之影像資料。

可由處理器114將影像資料解馬賽克為分別表示複數個濾光器位置之各者之紅色、藍色及綠色(RGB)資料之三組資料，如同區塊420。可由處理器114對各濾光器位置之RGB資料之各值執行一中值運算以計算一空間雜訊降低。換言之，RGB資料可描述三個彩色影像且中值運算可單獨應用於三個彩色影像之各者。中值運算可包括對RGB資料之各值所執行之一3×3矩陣。

可由處理器114計算RGB資料之各值之一局部梯度，如同區塊430。可由處理器114基於針對RGB資料之各值所計算之局部梯度來計算RGB資料之各值之一權重，如同區塊440。可藉由自複數個濾光器位置之各者之三組RGB資料之各者減去一最大值及一最小值來計算局部梯度。可藉由使局部梯度除以一總梯度來計算RGB資料之各值之權重。可由處理器114使用RGB資料之各值之權重來計算感測器之複數個濾光器位置之各像素位置之一像素值以產生一單色影像，如同區塊450。接著，程序400可基於各像素位置之像素值來將單色影像輸出至一顯示器116。

圖5係根據本發明之一實例之用於自一彩色濾光器陣列產生一單色影像之一實例性方法500之一流程圖。功能500可實施為一方法且執行為一機器上之指令，其中指令包含於至少一電腦可讀媒體或一非暫時性機器可讀儲存媒體上。例如且參考圖1之系統100，從區塊510開始，可自具有包括複數個濾光器位置(諸如圖3中所展示之濾光器位置)之感測器110上之一彩色濾光器陣列108之一影像擷取裝置112接收影像資料。在一態樣中，影像擷取裝置112不使用一IR濾光器來操作且影像資料進一步包括來自一IR光譜之資料。可由一處理器114自影像資料移除一黑色位準，如同區塊520。在一態樣中，可跳過用於白平衡之一每色彩增益。一全域增益可由處理器114計算且應用於複數個濾光器位置之各者之影像資料，如同區塊530。在一態樣中，可計算全域增益且將其應用於99%之影像資料。例如，最亮值及最暗值之一小百分比之感測器資料可不與由影像擷取裝置112擷取之一場景相關。小百分比可為有缺陷像素或可忽略之來自太陽之閃光。將全域增益應用於99%之影像資料可為忽略不與所擷取之場景相關之影像資料之一技術。然而，一旦計算全域增益，則全域增益可應用於所有資料。

可由處理器114將影像資料解馬賽克為分別表示複數個濾光器位置之各者之紅色、藍色及綠色(RGB)資料之三組資料，如同區塊540。可由處理器114對表示RGB資料之三組資料之各值執行一中值運算以計算一空間雜訊降低，如同區塊550。在一態樣中，中值運算包括對RGB資料之各值所執行之一3×3矩陣。可由處理器114基於空間雜訊降低來計算一局部梯度，如同區塊560。在一態樣中，藉由自複數個濾光器位置之各者之三組資料減去一最大值及一最小值來計算局部梯度。可由處理器114基於局部梯度來計算RGB資料之各值之一權重，如同區塊570。可由處理器114使用RGB資料之各值之權重來計算感測器之複數個濾光器位置之各像素位置之一像素值，如同區塊580。在一態樣中，藉由使局部梯度除以一總梯度來計算RGB資料之各值之權重。可基於各像素位置之像素值來輸出或由一顯示器116顯示一單色影像，如同區塊590。

圖6繪示可在其上執行本發明之模組之一運算裝置610。圖中繪示可在其上執行本發明之一高階實例之一運算裝置610。運算裝置610可包含與記憶體裝置620通信之一或多個處理器612。例如，處理器612及顯示螢幕630可分別為圖1之處理器114及顯示器116。運算裝置可包含用於運算裝置610中之組件之一區域通信介面618。例如，區域通信介面618可為一區域資料匯流排及/或可期望之任何相關位址或控制匯流排。

記憶體裝置620可含有可由(若干)處理器612執行之模組624及用於模組624之資料。模組624可執行用於自一彩色濾光器陣列產生一單色影像之上述方法。一資料儲存庫622亦可用於儲存由模組624使用之程式碼或資料。

其他應用程式亦可儲存於記憶體裝置620中且可由(若干)處理器612執行。本發明中所討論之組件或模組可以使用高階程式撰寫語言(其混合使用多種方法來編譯、解譯或執行)之軟體形式實施。

運算裝置610亦可具有存取至可由運算裝置610使用之I/O (輸入/輸出)裝置614。一I/O裝置614之一實例係可用於顯示來自運算裝置610之輸出之一顯示螢幕630。其他已知I/O裝置614可視需要與運算裝置610一起使用。網路裝置616及類似通信裝置可包含於運算裝置610中。網路裝置616可為連接至網際網路、LAN、WAN或其他運算網路之有線或無線網路裝置。

展示為儲存於記憶體裝置620中之組件或模組624可由處理器612執行。術語「可執行」可意謂呈可由一處理器612執行之一形式之一程式檔案。例如，呈一較高階語言之一程式可編譯為呈可載入至記憶體裝置620之一隨機存取部分中且由處理器612執行之一格式之機器碼，或原始碼可由另一可執行程式載入且經解譯以產生由處理器612執行之記憶體裝置620之一隨機存取部分中之指令。可執行程式可儲存於記憶體裝置620之任何部分或組件中。例如，記憶體裝置620可為隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、固態硬碟、記憶卡、硬碟、光碟、軟碟、磁帶或任何其他記憶體組件。

處理器612可表示多個處理器且記憶體620可表示與處理電路並行操作之多個記憶體單元。此可提供運算裝置610中之程序及資料之並行處理通道。區域通信介面618可用作為一網路以促進多個處理器及多個記憶體之任何者之間的通信。區域通信介面618可使用針對協調通信所設計之額外系統，諸如負載平衡、大量資料傳送及類似系統。

儘管本發明所呈現之流程圖可隱含一特定執行順序，但執行順序可不同於繪示順序。例如，兩個以上區塊之順序可相對於所展示之順序重新配置。此外，連續展示之兩個或兩個以上區塊可並行或部分並行執行。在一些組態中，可省略或跳過流程圖中所展示之一或多個區塊。為了增強效用、會計、效能、量測、除錯或類似原因，可將任何數目個計數器、狀態變數、警告旗號或訊息新增至邏輯流程。

本說明書中所描述之一些功能單元已標記為模組以尤其突顯其實施獨立性。例如，一模組可實施為包括自訂VLSI電路或閘陣列、現成半導體(諸如邏輯晶片)、電晶體或其他離散組件之一硬體電路。一模組亦可實施於諸如場可程式化閘陣列、可程式化陣列邏輯、可程式化邏輯裝置或其類似者之可程式化硬體裝置中。

模組亦可實施於由各種類型之處理器執行之軟體中。可執行碼之一識別模組可(例如)包括電腦指令之一或多個區塊，其可組織成一物件、程序或功能。然而，一識別模組之可執行碼無需要實體上定位在一起，而是可包括儲存於不同位置中之差別指令，其包括模組且在邏輯上接合在一起時達成模組之規定目的。

其實，可執行碼之一模組可為一單一指令或諸多指令，且甚至可分佈於若干不同碼段上、不同程式之間及若干記憶體裝置中。類似地，操作資料可在本文中識別及繪示於模組內，且可以任何適合形式體現且組織於任何適合類型之資料結構內。操作資料可收集為一單一資料集或可分佈於不同位置上(包含分佈於不同儲存裝置上)。模組可為被動或主動的，其包含可操作以執行所要功能之代理程式。

此處所描述之技術亦可儲存於一電腦可讀儲存媒體上，電腦可讀儲存媒體包含使用資訊(諸如電腦可讀指令、資料結構、程式模組或其他資料)之任何儲存技術來實施之揮發性及非揮發性、可移除及不可移除媒體。電腦可讀儲存媒體包含(但不限於) RAM、ROM、EEPROM、快閃記憶體或其他記憶體技術、CD-ROM、數位多功能光碟(DVD)或其他光學儲存器、卡式磁帶、磁帶、磁碟儲存器或其他磁性儲存裝置或可用於儲存所要資訊及所描述技術之任何其他電腦儲存媒體。

本文所描述之裝置亦可含有允許裝置與其他裝置通信之通信連接或網路設備及網路連接。通信連接係通信媒體之一實例。通信媒體通常以諸如一載波或其他傳輸機制之一調變資料信號體現電腦可讀指令、資料結構、程式模組及其他資料且包含任何資訊傳遞媒體。一「調變資料信號」意謂使其特性之一或多者依便於將資訊編碼於信號中之一方式設定或改變之一信號。舉例而言但不限於，通信媒體包含諸如一有線網路或直接有線連接之有線媒體及諸如聲波、射頻、紅外線及其他無線媒體之無線媒體。本文所使用之術語「電腦可讀媒體」包含通信媒體。

參考圖式中所繪示之實例且本文使用特定語言來描述實例。然而，應瞭解，本發明之範疇不會因此而受限制。本文所繪示之特徵之更改及進一步修改及本文所繪示之實例之額外應用應被視為在本發明之範疇內。

儘管本發明未明確揭示本文所描述之一些實施例或特徵可與本文所描述之其他實施例或特徵組合，但本發明應被解讀為描述可由一般技術者實踐之任何此等組合。除非本文另有指示，否則本發明中所使用「或」應被理解為意謂非排他或即「及/或」。

此外，所描述之特徵、結構或特性可在一或多個實例中依任何適合方式組合。在以上描述中，提供諸多具體細節(諸如各種組態之實例)來提供本發明之實例之一透徹理解。然而，應認識到，可在無具體細節之一或多者之情況下或使用其他方法、組件、裝置等等實踐本發明。在其他例項中，未詳細展示或描述熟知結構或操作以免使本發明之態樣不清楚。

儘管已以專用於結構特徵及/或操作之語言描述標的，但應瞭解，隨附申請專利範圍中所界定之標的未必受限於上述特定特徵及操作。確切而言，上述特定特徵及動作揭示為實施請求項之實例性形式。可在不背離本發明之精神及範疇之情況下想出諸多修改及替代配置。

100 系統 102 物件 104 光 106 透鏡 108 彩色濾光器陣列 110 感測器 112 影像擷取裝置 114 處理器 116 顯示器 200 曲線圖 202 線 204 線 206 線 208 線 300 彩色濾光器陣列 400 方法/功能/程序 410 區塊 420 區塊 430 區塊 440 區塊 450 區塊 500 方法/功能 510 區塊 520 區塊 530 區塊 540 區塊 550 區塊 560 區塊 570 區塊 580 區塊 590 區塊 610 運算裝置 612 處理器 614 輸入/輸出(I/O)裝置 616 網路裝置 618 區域通信介面 620 記憶體裝置 622 資料儲存庫 624 模組 630 顯示螢幕

將自結合附圖之以下詳細描述明白本發明之特徵及優點，附圖依舉例方式一起繪示本發明之特徵，且其中：

圖1係繪示根據本發明之實施例之用於產生一單色影像之一系統之一實例的一方塊圖。

圖2係模型化根據本發明之實施例之產生一單色影像時之量子效率的一曲線圖。

圖3係根據本發明之實施例之可由一影像感測器擷取之儲存於一拜耳(Bayer)色彩空間中之一影像之一部分之一說明圖。

圖4及圖5係繪示根據本發明之實施例之用於自一彩色濾光器陣列產生一單色影像之操作之一實例的流程圖。

圖6係提供可用於本發明中之一運算裝置之一實例說明的一方塊圖。

現參考所繪示之例示性實施例，且本文將使用特定語言來描述例示性實施例。然而，應瞭解，本發明之範疇不會因此而受限制。

Claims

一種用於自一彩色濾光器陣列產生一單色影像之方法，其包括：自具有包括複數個濾光器位置之一感測器上之一彩色濾光器陣列之一影像擷取裝置接收影像資料；將該影像資料解馬賽克為分別表示該複數個濾光器位置之各者之紅色、藍色及綠色(RGB)資料之三組資料；計算該RGB資料之各值之一局部梯度；基於針對該RGB資料之各值所計算之該局部梯度來計算該RGB資料之各值之一權重；及使用該RGB資料之各值之該權重來計算該感測器之該複數個濾光器位置之各像素位置之一像素值以產生一單色影像。
如請求項1之方法，其進一步包括：自該影像資料移除一黑色位準。
如請求項1之方法，其進一步包括：計算一全域增益且將該全域增益應用於該複數個濾光器位置之各者之該影像資料。
如請求項3之方法，其中計算該全域增益且將該全域增益應用於99%之該影像資料。
如請求項1之方法，其進一步包括：對該RGB資料之各值執行一中值運算以計算一空間雜訊降低。
如請求項5之方法，其中該中值運算包括對該RGB資料之各值所執行之一3×3矩陣。
如請求項1之方法，其進一步包括：基於各像素位置之該像素值來輸出該單色影像。
如請求項1之方法，其中該影像擷取裝置不使用一紅外線濾光器來操作且該影像資料進一步包括來自一紅外線光譜之資料。
如請求項1之方法，其中計算一局部梯度包括：自該複數個濾光器位置之各者之該三組RGB資料之各者減去一最大值及一最小值。
如請求項1之方法，其中藉由使該局部梯度除以一總梯度來計算該RGB資料之各值之該權重。
一種用於自一彩色濾光器陣列產生一單色影像之方法，其包括：自具有包括複數個濾光器位置之一感測器上之一彩色濾光器陣列之一影像擷取裝置接收影像資料；自該影像資料移除一黑色位準；計算一全域增益且將該全域增益應用於該複數個濾光器位置之各者之該影像資料；將該影像資料解馬賽克為分別表示該複數個濾光器位置之各者之紅色、藍色及綠色(RGB)資料之三組資料；對表示該RGB資料之該三組資料之各值執行一中值運算以計算一空間雜訊降低；基於該空間雜訊降低來計算一局部梯度；基於該局部梯度來計算該RGB資料之各值之一權重；使用該RGB資料之各值之該權重來計算該感測器之該複數個濾光器位置之各像素位置之一像素值；及基於各像素位置之該像素值來輸出一單色影像。
如請求項11之方法，其中計算該全域增益且將該全域增益應用於99%之該影像資料。
如請求項11之方法，其中該中值運算包括對該RGB資料之各值所執行之一3×3矩陣。
如請求項11之方法，其進一步包括：跳過用於白平衡之一每色彩增益。
如請求項11之方法，其中該影像擷取裝置不使用一紅外線截止濾光器來操作且該產生該影像資料進一步包括來自一紅外線光譜之資料。
如請求項11之方法，其中藉由自該複數個濾光器位置之各者之該三組資料減去一最大值及一最小值來計算該局部梯度。
如請求項11之方法，其中藉由使該局部梯度除以一總梯度來計算該RGB資料之各值之該權重。
一種用於產生一單色影像之系統，其包括：一影像擷取裝置，其具有一感測器上之一彩色濾光器陣列，該彩色濾光器陣列包括排列於複數個濾光器位置中之紅色、藍色及綠色組件，該影像擷取裝置可操作以產生與該複數個濾光器位置之各者相關聯之影像資料；電路，其經組態以：自該影像擷取裝置接收該影像資料；將該影像資料解馬賽克為分別表示該複數個濾光器位置之各者之紅色、藍色及綠色(RGB)資料之三組資料；計算該RGB資料之各值之一局部梯度；基於針對該RGB資料之各值所計算之該局部梯度來計算該RGB資料之各值之一權重；及使用該RGB資料之各值之該權重來計算該感測器之該複數個濾光器位置之各像素位置之一像素值以產生一單色影像。
如請求項18之系統，其進一步包括：一顯示器，其經組態以基於各像素位置之該像素值來顯示該單色影像。
如請求項18之系統，其中該電路實體耦合至該影像擷取裝置。
如請求項18之系統，其中與該影像擷取裝置相比，該電路定位於遠端。